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JP7291056B2 - Wafer polishing method - Google Patents

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JP7291056B2 JP2019179467A JP2019179467A JP7291056B2 JP 7291056 B2 JP7291056 B2 JP 7291056B2 JP 2019179467 A JP2019179467 A JP 2019179467A JP 2019179467 A JP2019179467 A JP 2019179467A JP 7291056 B2 JP7291056 B2 JP 7291056B2
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Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物の研磨方法に関する。 The present invention relates to a method of polishing a workpiece such as a semiconductor wafer.

例えば特許文献1に開示されているように、スラリーをウェーハに供給しつつ研磨パッドでチャックテーブルに保持されたウェーハを研磨する研磨装置は、予め設定された厚みのウェーハをチャックテーブルに保持させ研磨パッドをウェーハに押し付けて研磨している。 For example, as disclosed in Patent Document 1, a polishing apparatus that polishes a wafer held on a chuck table with a polishing pad while supplying slurry to the wafer is a wafer having a preset thickness that is held on the chuck table and polished. A pad is pressed against the wafer for polishing.

つまり、設定されたウェーハの厚みより僅かに上の高さ位置まで研磨パッドを高速で下降させ、その高さ位置から研磨パッドをウェーハに押し付けたときに計測できる荷重を検出可能な状態で例えば5μm/秒という遅い速度で研磨パッドを下降(エアカット下降)させ、その後、研磨パッドをウェーハに所定の荷重で押し付けてウェーハの被研磨面である上面を研磨している。 That is, the polishing pad is lowered at high speed to a height position slightly higher than the set thickness of the wafer, and the load that can be measured when the polishing pad is pressed against the wafer from that height position can be detected, for example, 5 μm. The polishing pad is lowered (air-cut descent) at a slow speed of /second, and then the polishing pad is pressed against the wafer with a predetermined load to polish the upper surface of the wafer, which is the surface to be polished.

特開2016-215284号公報JP 2016-215284 A

上記のような研磨装置は、複数枚のウェーハを棚状に収納したウェーハカセットから、ウェーハを一枚ずつロボットで搬出しチャックテーブルに保持させて研磨パッドで研磨している。このウェーハカセットに収納されている複数枚のウェーハは、例えば100μmから200μmの厚み差がある。この複数枚のウェーハを同じ研磨除去量で、即ち、同じ研磨荷重を与えながら研磨したいという要望がある。 In the polishing apparatus as described above, a wafer cassette storing a plurality of wafers in a shelf shape is unloaded one by one by a robot, held on a chuck table, and polished by a polishing pad. A plurality of wafers accommodated in this wafer cassette have a thickness difference of, for example, 100 μm to 200 μm. There is a demand to polish the plurality of wafers with the same polishing removal amount, that is, while applying the same polishing load.

しかし、ウェーハの投入厚みのばらつきがある場合、即ち、例えば、設定されたウェーハの厚みより厚いウェーハをチャックテーブルに保持させた場合に、設定されたウェーハの厚みより僅かに上の高さ位置(研磨開始位置)まで研磨パッドを高速で下降させた際に、厚いウェーハに研磨パッドが接触するため、研磨パッドの下面でウェーハの上面を強く押すこととなり、ウェーハに許容値よりも大きな荷重がかかりウェーハを破損させるという問題がある。
また、設定されたウェーハの厚みより薄いウェーハをチャックテーブルに保持させた場合に、設定されたウェーハの厚みより僅かに上の高さ位置まで研磨パッドを高速で下降させた後に、例えば5μm/秒という遅い速度で研磨パッドをさらに想定よりも長い距離下降させるため、該研磨パッドの下面をウェーハの上面に接触させるまでに時間が多くかかるという問題がある。
However, if there is variation in the thickness of the wafer input, i.e., if a wafer thicker than the set thickness is held on the chuck table, the height position slightly above the set wafer thickness ( When the polishing pad is lowered at high speed to the polishing start position), the polishing pad comes into contact with a thick wafer, so the lower surface of the polishing pad strongly pushes the upper surface of the wafer, and a load larger than the allowable value is applied to the wafer. There is a problem of breaking the wafer.
Further, when a wafer thinner than the set thickness of the wafer is held on the chuck table, after the polishing pad is lowered at a high speed to a height position slightly above the set thickness of the wafer, for example, 5 μm/sec. Since the polishing pad is lowered by a longer distance than expected at such a slow speed, it takes a long time to bring the lower surface of the polishing pad into contact with the upper surface of the wafer.

したがって、研磨装置を用いてウェーハを研磨する場合において、ウェーハカセットに収納されている複数枚のウェーハの厚みが均一で無くても、研磨装置に設定されたウェーハ厚みより厚いウェーハ、及び設定されたウェーハ厚みより薄いウェーハを、設定された厚みのウェーハと同様に研磨、即ち、同一の研磨荷重範囲内の荷重をかけつつ研磨できるようにし、かつ、上記ウェーハの破損や研磨パッドの下面がウェーハの上面に接触するまでの時間が長くなってしまうことなどを防ぐという課題がある。 Therefore, when polishing wafers using a polishing apparatus, even if the thickness of the plurality of wafers stored in the wafer cassette is not uniform, the wafers thicker than the wafer thickness set in the polishing apparatus and the set wafer thickness A wafer thinner than the wafer thickness can be polished in the same way as a wafer with a set thickness, that is, while applying a load within the same polishing load range, and the wafer is damaged and the lower surface of the polishing pad is damaged. There is a problem of preventing the time until contact with the upper surface from becoming longer.

上記課題を解決するための本発明は、保持面でウェーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウェーハの上面に研磨パッドの下面を接触させウェーハを研磨する研磨手段と、該研磨手段を該保持面に垂直な上下方向に移動させる上下動手段と、該保持面に保持されたウェーハに該研磨パッドを押し付けた荷重を測定する荷重センサと、を備えた研磨装置を用いたウェーハの研磨方法であって、該保持面に保持されたウェーハの上面と該研磨パッドの下面との間に隙間を設けた準備位置に該研磨パッドを位置づける準備位置位置づけ工程と、該準備位置に該研磨パッドを位置づけた後、該上下動手段を用いて予め設定された距離と速度で該研磨パッドを下降させて停止する下降工程と、該下降工程により該研磨パッドを停止させた後、該荷重センサで測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かを判断する判断工程と、該判断工程により該荷重センサで測定した荷重値が該閾値以上であると判断されるまで該下降工程と、該判断工程とを繰り返す繰り返し工程と、該判断工程により該荷重センサで測定した荷重値が該閾値以上であると判断されたら、該閾値を含む所定の荷重範囲内の荷重を該ウェーハに与えつつ該ウェーハを研磨する研磨工程と、を備えるウェーハの研磨方法である。 In order to solve the above problems, the present invention comprises holding means for holding a wafer on a holding surface, polishing means for polishing the wafer by bringing the lower surface of the polishing pad into contact with the upper surface of the wafer held by the holding means, and the polishing. Wafer using a polishing apparatus comprising vertical movement means for moving the means in the vertical direction perpendicular to the holding surface, and a load sensor for measuring the load of pressing the polishing pad against the wafer held on the holding surface. a polishing method comprising: a preparation position positioning step of positioning the polishing pad at a preparation position in which a gap is provided between the upper surface of the wafer held by the holding surface and the lower surface of the polishing pad; After positioning the polishing pad, a lowering step of lowering and stopping the polishing pad at a preset distance and speed using the vertical movement means, and after the polishing pad is stopped by the lowering step, the load is applied. a determining step of determining whether or not the load value measured by the sensor is equal to or greater than a preset threshold; the descending step until the determining step determines that the load value measured by the load sensor is equal to or greater than the threshold; a repeating step of repeating the determining step; and when it is determined by the determining step that the load value measured by the load sensor is equal to or greater than the threshold value, a load within a predetermined load range including the threshold value is applied to the wafer. and a polishing step of polishing the wafer.

本発明に係るウェーハの研磨方法は、保持面に保持されたウェーハの上面と研磨パッドの下面との間に隙間を設けた準備位置に研磨パッドを位置づける準備位置位置づけ工程と、準備位置に研磨パッドを位置づけた後、上下動手段を用いて予め設定された距離と速度で研磨パッドを下降させて停止する下降工程と、下降工程により研磨パッドを停止させた後、荷重センサで測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かを判断する判断工程と、判断工程により荷重センサで測定した荷重値が閾値以上であると判断されるまで下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程と、判断工程により荷重センサで測定した荷重値が閾値以上であると判断されたら、閾値を含む所定の荷重範囲内の荷重をウェーハに与えつつウェーハを研磨する研磨工程と、を備えることで、ウェーハカセットに収納されている複数枚のウェーハの厚みが均一で無くても、研磨装置に設定された厚みより厚いウェーハ及び設定された厚みより薄いウェーハを、設定された厚みのウェーハと同様に研磨、即ち、同一の研磨荷重をウェーハにかけつつ研磨できるようになり、かつ、研磨パッドの接触によるウェーハの破損や研磨パッドの下面がウェーハの上面に接触するまでの時間が長くなってしまうこと等を防ぐことが可能となる。 A wafer polishing method according to the present invention comprises a preparation position positioning step of positioning the polishing pad at a preparation position with a gap between the upper surface of the wafer held by the holding surface and the lower surface of the polishing pad; After positioning, the lowering step of lowering and stopping the polishing pad at a preset distance and speed using the vertical movement means, and after stopping the polishing pad by the lowering step, the load value measured by the load sensor is a determination step of determining whether or not the load value measured by the load sensor is equal to or greater than a preset threshold; a repeating step of repeating the descending step and the determination step until the determination step determines that the load value measured by the load sensor is equal to or greater than the threshold; a polishing step of polishing the wafer while applying a load within a predetermined load range including the threshold value to the wafer when it is determined that the load value measured by the load sensor is equal to or greater than the threshold value by Even if the thickness of a plurality of wafers is not uniform, wafers thicker than the thickness set in the polishing apparatus and wafers thinner than the set thickness are polished in the same way as wafers with the set thickness. It is possible to polish the wafer while applying a polishing load of 100% to the wafer, and it is possible to prevent damage to the wafer due to contact with the polishing pad and a longer time until the lower surface of the polishing pad comes into contact with the upper surface of the wafer. becomes.

研磨装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of a polishing apparatus. 研磨手段及び保持手段の構造の一例を示す断面図である。4 is a cross-sectional view showing an example of the structure of polishing means and holding means; FIG. 薄いウェーハを本発明に係るウェーハの研磨方法で研磨する場合の、研磨パッドの高さ位置を示すグラフ、及びホルダ荷重センサで測定した荷重値を示すグラフである。5 is a graph showing the height position of a polishing pad and a graph showing load values measured by a holder load sensor when thin wafers are polished by the wafer polishing method according to the present invention. 設定厚みよりも薄いウェーハを従来のウェーハの研磨方法で研磨する場合の、研磨パッドの高さ位置を示すグラフ、及びホルダ荷重センサで測定した荷重値を示すグラフである。7 is a graph showing the height position of a polishing pad and a graph showing load values measured by a holder load sensor when a wafer thinner than a set thickness is polished by a conventional wafer polishing method. 設定厚みのウェーハを従来のウェーハの研磨方法で研磨する場合の、研磨パッドの高さ位置を示すグラフ、及びホルダ荷重センサで測定した荷重値を示すグラフである。7 is a graph showing the height position of a polishing pad and a graph showing load values measured by a holder load sensor when a wafer having a set thickness is polished by a conventional wafer polishing method; 厚いウェーハを本発明に係るウェーハの研磨方法で研磨する場合の、研磨パッドの高さ位置を示すグラフ、及びホルダ荷重センサで測定した荷重値を示すグラフである。5 is a graph showing the height position of the polishing pad and the load value measured by the holder load sensor when a thick wafer is polished by the wafer polishing method according to the present invention. 設定厚みよりも厚いウェーハを従来のウェーハの研磨方法で研磨する場合の、研磨パッドの高さ位置を示すグラフ、及びホルダ荷重センサで測定した荷重値を示すグラフである。7 is a graph showing the height position of a polishing pad and a graph showing load values measured by a holder load sensor when a wafer thicker than a set thickness is polished by a conventional wafer polishing method.

図1に示す研磨装置1は、保持手段30の保持面300a上に保持されたウェーハWを、保持面300aに垂直な鉛直方向(Z軸方向)の軸心を備えるスピンドル70に装着された研磨パッド76で研磨する装置であり、Y軸方向に延びる装置ベース10と、装置ベース10上の後方側(-X方向側)に立設されたコラム11とを備えている。 The polishing apparatus 1 shown in FIG. 1 polishes a wafer W held on a holding surface 300a of a holding means 30 on a spindle 70 having an axis in a vertical direction (Z-axis direction) perpendicular to the holding surface 300a. It is an apparatus for polishing with a pad 76, and includes an apparatus base 10 extending in the Y-axis direction and a column 11 standing on the apparatus base 10 on the rear side (-X direction side).

図1に示すウェーハWは、例えば、シリコン等からなり外形が円形である半導体ウェーハを複数枚積層させた積層ウェーハであり、図1において上側を向いている上面Wbが被研磨面となる。図1において下側を向いているウェーハWの下面Waは、例えば、図示しない保護テープが貼着されて保護されている。なお、ウェーハWは本実施形態の例に限定されるものではない。 The wafer W shown in FIG. 1 is, for example, a laminated wafer in which a plurality of circular semiconductor wafers made of silicon or the like are laminated, and the upper surface Wb facing upward in FIG. 1 is the surface to be polished. The lower surface Wa of the wafer W facing downward in FIG. 1 is protected by, for example, a protective tape (not shown) adhered thereto. In addition, the wafer W is not limited to the example of this embodiment.

研磨装置1は、図1に示すウェーハカセット21を載置できる図示しないカセット載置台を備えており、ウェーハWは、該カセット載置台に載置されたウェーハカセット21内に複数枚棚状に収納されている。 The polishing apparatus 1 has a cassette mounting table (not shown) on which the wafer cassette 21 shown in FIG. 1 can be mounted. It is

ウェーハカセット21は、例えば、底板210と、天板211と、後壁212と、2枚の側壁213と、前方側(+X方向側)の開口214とを有しており、開口214からウェーハWを搬出入できる構成となっている。ウェーハカセット21の内部には、複数の棚部215が上下方向に所定の間隔をあけて形成されており、棚部215においてウェーハWを一枚ずつ収納することが可能となっている。なお、ウェーハカセット21の構成は本例に限定されるものではない。
例えば、ウェーハカセット21に収納されているウェーハWは、半導体ウェーハの積層枚数によって約100μmから約200μmの厚み差があり、作業者は該事実を知っている。
The wafer cassette 21 has, for example, a bottom plate 210, a top plate 211, a rear wall 212, two side walls 213, and an opening 214 on the front side (+X direction side). can be carried in and out. Inside the wafer cassette 21, a plurality of shelves 215 are formed at predetermined intervals in the vertical direction, and the wafers W can be accommodated one by one on the shelves 215. As shown in FIG. The configuration of the wafer cassette 21 is not limited to this example.
For example, the wafers W stored in the wafer cassette 21 have a thickness difference of about 100 μm to about 200 μm depending on the number of laminated semiconductor wafers, and the operator knows this fact.

外形が円形の保持手段30は、例えばチャックテーブルであり、ポーラス部材等からなりウェーハWを吸着する吸着部300と、吸着部300を支持する枠体301とを備える。吸着部300は、真空発生装置等の図示しない吸引源に連通し、該吸引源が吸引することで生み出された吸引力が、吸着部300の上面(露出面)である保持面300aに伝達されることで、保持手段30は保持面300a上でウェーハWを吸引保持できる。
また、保持手段30は、カバー39により周囲を囲まれつつ、保持手段30の下方に配設された図示しない回転手段によりZ軸を軸に回転可能となっている。
The holding means 30 having a circular outer shape is, for example, a chuck table, and includes a suction portion 300 made of a porous member or the like for sucking the wafer W, and a frame 301 supporting the suction portion 300 . The suction unit 300 communicates with a suction source (not shown) such as a vacuum generator, and the suction force generated by the suction source is transmitted to the holding surface 300a, which is the upper surface (exposed surface) of the suction unit 300. Thus, the holding means 30 can hold the wafer W by suction on the holding surface 300a.
The holding means 30 is surrounded by a cover 39 and is rotatable about the Z-axis by a rotating means (not shown) arranged below the holding means 30 .

保持手段30、カバー39、及びカバー39に連結された蛇腹カバー39aの下方には、保持手段30及びカバー39をY軸方向に水平移動させるY軸移動手段34が配設されている。蛇腹カバー39aは、保持手段30及びカバー39の移動に伴ってY軸方向に伸縮する。 Below the holding means 30, the cover 39, and the bellows cover 39a connected to the cover 39, Y-axis moving means 34 for horizontally moving the holding means 30 and the cover 39 in the Y-axis direction is provided. The bellows cover 39a expands and contracts in the Y-axis direction as the holding means 30 and the cover 39 move.

Y軸移動手段34は、Y軸方向の軸心を有するボールネジ340と、ボールネジ340と平行に配設された一対のガイドレール341と、ボールネジ340に連結しボールネジ340を回動させるモータ342と、内部のナットがボールネジ340に螺合し底部がガイドレール341に摺接する可動板343とを備えており、モータ342がボールネジ340を回動させると、これに伴い可動板343がガイドレール341にガイドされてY軸方向に往復移動し、可動板343上に配設された保持手段30がY軸方向に往復移動する。 The Y-axis moving means 34 includes a ball screw 340 having an axial center in the Y-axis direction, a pair of guide rails 341 arranged parallel to the ball screw 340, a motor 342 connected to the ball screw 340 and rotating the ball screw 340, A movable plate 343 is provided with an internal nut screwed onto the ball screw 340 and having a bottom portion in sliding contact with the guide rail 341 . The holding means 30 arranged on the movable plate 343 reciprocates in the Y-axis direction.

図2に示すように、例えば、可動板343上には、保持手段30の保持面300aの傾きを調整する傾き調整手段36が配設されている。傾き調整手段36は、例えば、可動板343の上面に周方向に等間隔空けて2つ以上設けられている。即ち、例えば保持手段30の周方向に120度間隔で、2つの傾き調整手段36と、図示しない支持柱とが配設されている。2つの傾き調整手段36は、例えば、ロッド360がシリンダ361内からZ軸方向に上下動可能である電動シリンダやエアシリンダ等であるが、これに限定されず、例えばZ軸方向に伸縮する圧電素子等で構成されていてもよい。2つの傾き調整手段36のロッド360が上下動することで、保持面300aの傾きを調整することができる。 As shown in FIG. 2, for example, on the movable plate 343, an inclination adjusting means 36 for adjusting the inclination of the holding surface 300a of the holding means 30 is arranged. For example, two or more tilt adjusting means 36 are provided on the upper surface of the movable plate 343 at regular intervals in the circumferential direction. That is, for example, two tilt adjusting means 36 and a support column (not shown) are arranged at intervals of 120 degrees in the circumferential direction of the holding means 30 . The two tilt adjusting means 36 are, for example, an electric cylinder or an air cylinder in which the rod 360 can move up and down in the Z-axis direction from inside the cylinder 361, but are not limited thereto. It may be composed of an element or the like. By vertically moving the rods 360 of the two tilt adjusting means 36, the tilt of the holding surface 300a can be adjusted.

保持手段30は、テーブルベース33上に固定された状態で、傾き調整手段36によって傾き調整が可能となっている。
下面に傾き調整手段36が連結されたテーブルベース33は、例えば、平面視円形板状の二枚のベース板331、ベース板332で構成されている。二枚のベース板331、ベース板332は、固定ボルト333によって一体化されており、上下方向から例えば3つのテーブル荷重センサ38(図2においては、2つのみ図示)を挟んだ状態となっている。
The holding means 30 can be tilted by the tilt adjusting means 36 while being fixed on the table base 33 .
The table base 33 to which the tilt adjusting means 36 is connected to the lower surface is composed of, for example, two circular plate-shaped base plates 331 and 332 in plan view. The two base plates 331 and 332 are integrated by fixing bolts 333, and sandwich, for example, three table load sensors 38 (only two are shown in FIG. 2) from above and below. there is

図1、2に示す保持手段30の保持面300aに保持されたウェーハWに研磨パッド76を押し付けた荷重を測定する3つのテーブル荷重センサ38は、保持手段30の周方向に120度間隔空けて、即ち、正三角形の頂点にそれぞれ位置しており、固定ボルト333によって、ベース板331とベース板332との間にねじ止めされている。したがって、テーブル荷重センサ38は、保持手段30を支持しており、保持手段30に対して+Z方向から掛かる荷重を受けて検出する。テーブル荷重センサ38は、例えば、圧電素子を用いたキスラー社製の動力計等で構成されている。 Three table load sensors 38 for measuring the load of pressing the polishing pad 76 against the wafer W held on the holding surface 300a of the holding means 30 shown in FIGS. That is, they are located at the vertices of an equilateral triangle, and are screwed between the base plate 331 and the base plate 332 by fixing bolts 333 . Therefore, the table load sensor 38 supports the holding means 30 and receives and detects a load applied to the holding means 30 from the +Z direction. The table load sensor 38 is composed of, for example, a dynamometer manufactured by Kistler using a piezoelectric element.

図1に示すように、コラム11の前面には研磨手段7を保持手段30の保持面300aに垂直な上下方向に移動させる上下動手段5が配設されている。上下動手段5は、Z軸方向に延在するボールネジ50と、ボールネジ50と平行に配設された一対のガイドレール51と、ボールネジ50の上端に連結しボールネジ50を回動させるモータ52と、内部のナットがボールネジ50に螺合し側部がガイドレール51に摺接する昇降板53とを備えており、モータ52がボールネジ50を回動させると、これに伴い昇降板53がガイドレール51にガイドされてZ軸方向に往復移動し、昇降板53に固定された研磨手段7がZ軸方向に研磨送りされる。 As shown in FIG. 1, on the front surface of the column 11, a vertically moving means 5 for moving the polishing means 7 in the vertical direction perpendicular to the holding surface 300a of the holding means 30 is arranged. The vertical movement means 5 includes a ball screw 50 extending in the Z-axis direction, a pair of guide rails 51 arranged parallel to the ball screw 50, a motor 52 connected to the upper end of the ball screw 50 and rotating the ball screw 50, It is provided with an elevating plate 53 having an internal nut screwed onto the ball screw 50 and a side portion of which is in sliding contact with the guide rail 51 . Guided and reciprocated in the Z-axis direction, the polishing means 7 fixed to the lifting plate 53 is fed in the Z-axis direction for polishing.

図1に示すように、研磨手段7は、軸方向がZ軸方向であるスピンドル70と、スピンドル70を回転可能に支持するハウジング71と、スピンドル70を回転駆動するモータ72と、スピンドル70の下端に接続された円形板状のマウント73と、マウント73の下面に装着される円形板状のプラテン74と、プラテン74の下面に取り付けられた研磨パッド76と、ハウジング71を支持し上下動手段5の昇降板53にその側面が固定されたホルダ75と、を備える。 As shown in FIG. 1, the polishing means 7 includes a spindle 70 whose axial direction is the Z-axis direction, a housing 71 that rotatably supports the spindle 70, a motor 72 that rotationally drives the spindle 70, and a lower end of the spindle 70. , a circular plate-shaped platen 74 attached to the lower surface of the mount 73, a polishing pad 76 attached to the lower surface of the platen 74, and a housing 71 supported by the vertical movement means 5 and a holder 75 whose side surface is fixed to the elevating plate 53 .

平面視円形の研磨パッド76は、例えば、フェルト等の不織布からなり、プラテン74の直径と同程度の大きさとなっており、また、保持手段30に保持されるウェーハWの直径よりも大径となっている。 The circular polishing pad 76 in plan view is made of, for example, non-woven fabric such as felt, and has a size approximately equal to the diameter of the platen 74 and a diameter larger than the diameter of the wafer W held by the holding means 30 . It's becoming

例えば、図2に示すように、ホルダ75の底板75bと側板75cとの間には、保持手段30の保持面300aに保持されたウェーハWに研磨パッド76を押し付けた荷重を測定するホルダ荷重センサ77が、上下から挟まれるように配設されている。3つ(図2においては、2つのみ図示)のホルダ荷重センサ77は、研磨パッド76の周方向に120度間隔空けて、即ち、正三角形の頂点にそれぞれ位置しており、固定ボルト773によって、ホルダ75の底板75bと側板75cとの間にねじ止めされている。ホルダ荷重センサ77は、例えば、圧電素子を用いたキスラー社製の動力計等で構成されている。
なお、研磨装置1は、ホルダ荷重センサ77とテーブル荷重センサ38との少なくともいずれか一方を備えていればよい。
For example, as shown in FIG. 2, between the bottom plate 75b and the side plate 75c of the holder 75, a holder load sensor for measuring the load of pressing the polishing pad 76 against the wafer W held on the holding surface 300a of the holding means 30 is provided. 77 are arranged so as to be sandwiched from above and below. Three (only two are shown in FIG. 2) holder load sensors 77 are positioned at intervals of 120 degrees in the circumferential direction of the polishing pad 76, that is, at the vertices of an equilateral triangle. , are screwed between the bottom plate 75b of the holder 75 and the side plate 75c. The holder load sensor 77 is composed of, for example, a dynamometer manufactured by Kistler using a piezoelectric element.
Note that the polishing apparatus 1 may include at least one of the holder load sensor 77 and the table load sensor 38 .

図1に示すスピンドル70の内部からプラテン74の内部にかけては、Z軸方向に延びる図示しない研磨液流路が形成されており、この研磨液流路には研磨液を送出可能な研磨液供給源79が連通している。研磨液供給源79からスピンドル70に対して送出される研磨液は、該図示しない研磨液流路の下端の開口から研磨パッド76に供給される。研磨パッド76のウェーハWに当接する下面には、例えば図示しない格子状の溝が形成されており、研磨パッド76に供給された研磨液は主に格子状の溝内を流れて研磨パッド76の下面全面に広がっていく。
なお、研磨装置1は、研磨液を用いるCMP(化学的機械研磨)を実施する構成ではなく、ウェーハWをドライ研磨する構成となっていてもよい。
A polishing liquid flow path (not shown) extending in the Z-axis direction is formed from the inside of the spindle 70 shown in FIG. 79 are in communication. The polishing liquid sent from the polishing liquid supply source 79 to the spindle 70 is supplied to the polishing pad 76 from the opening at the lower end of the polishing liquid flow path (not shown). The lower surface of the polishing pad 76 in contact with the wafer W is formed with, for example, grid-shaped grooves (not shown). It spreads all over the bottom surface.
The polishing apparatus 1 may be configured to dry-polish the wafer W instead of performing CMP (chemical mechanical polishing) using a polishing liquid.

図1に示すように、研磨装置1は、例えば、装置全体の制御を行う制御手段9を備えている。CPU等で構成される制御手段9は、研磨装置1の各構成要素に電気的に接続されている。制御手段9は、例えば、上下動手段5、及び研磨手段7等に電気的に接続されており、制御手段9による制御の下で、上下動手段5による研磨手段7の上下動動作、及び研磨手段7における研磨パッド76の回転動作等が実施される。
また、研磨装置1は、メモリ等の記憶素子で構成される記憶部90を備えている。
As shown in FIG. 1, the polishing apparatus 1 includes, for example, control means 9 for controlling the entire apparatus. A control means 9 composed of a CPU or the like is electrically connected to each component of the polishing apparatus 1 . The control means 9 is electrically connected to, for example, the vertical movement means 5 and the polishing means 7, and under the control of the control means 9, the vertical movement means 5 moves the polishing means 7 up and down, and polishing is performed. Rotational movement of the polishing pad 76 in the means 7 and the like are performed.
The polishing apparatus 1 also includes a storage unit 90 configured by a storage element such as a memory.

制御手段9は、図2に示すホルダ荷重センサ77及びテーブル荷重センサ38に有線又は無線の通信経路を介して接続されている。
例えば、ホルダ荷重センサ77やテーブル荷重センサ38は、加えられた荷重によりセンサを構成する圧電素子が僅かに変形し、圧電素子には荷重に応じた電位差が発生する。圧電素子に電位差が生じることで、ホルダ荷重センサ77やテーブル荷重センサ38から荷重検出信号が制御手段9に送られる。
The control means 9 is connected to the holder load sensor 77 and the table load sensor 38 shown in FIG. 2 via a wired or wireless communication path.
For example, in the holder load sensor 77 and the table load sensor 38, the piezoelectric element constituting the sensor is slightly deformed by the applied load, and a potential difference corresponding to the load is generated in the piezoelectric element. A load detection signal is sent to the control means 9 from the holder load sensor 77 and the table load sensor 38 due to the potential difference generated in the piezoelectric element.

(ウェーハの研磨方法の実施形態1:薄いウェーハに対する研磨)
以下に、上記図1、2に示す研磨装置1を用いてウェーハWの上面Wbを研磨する場合の、各工程について説明する。
研磨装置1が研磨を実際に行うにあたり、保持手段30の保持面300aから例えば研磨パッド76の下面までのZ軸方向における相対距離を高精度に把握するセットアップがなされる。セットアップの一例としては、研磨手段7を下降させて、研磨パッド76の下面を保持手段30の保持面300aに接触させて、この接触した際の研磨手段7の研磨送り位置から制御手段9が該相対距離を把握して記憶部90に記憶する。なお、セットアップは実施されなくてもよい。
(Embodiment 1 of Wafer Polishing Method: Polishing of Thin Wafer)
Each step of polishing the upper surface Wb of the wafer W using the polishing apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described below.
When the polishing apparatus 1 actually performs polishing, setup is performed to grasp the relative distance in the Z-axis direction from the holding surface 300a of the holding means 30 to, for example, the lower surface of the polishing pad 76 with high accuracy. As an example of setup, the polishing means 7 is lowered to bring the lower surface of the polishing pad 76 into contact with the holding surface 300a of the holding means 30, and the control means 9 is moved from the polishing feeding position of the polishing means 7 at the time of this contact. The relative distance is grasped and stored in the storage section 90 . Note that setup does not have to be performed.

また、記憶部90には、ウェーハカセット21に収納されている複数枚の厚みが異なるウェーハWの中で、想定されるウェーハWの最も厚い厚み(例えば、厚み3.5mmとする)が、予め記憶、又は、作業者が図示しない入力手段(研磨装置1付属のタッチパネルやキーボード)を介して入力することで記憶されている。そして、最も厚いウェーハWの厚みについてのデータとセットアップによって把握された保持面300aから研磨パッド76の下面までのZ軸方向における相対距離についてのデータとから、図2に示す研磨パッド76の下面と保持手段30に保持された最も厚いウェーハWの上面Wbとの間に所定の隙間を設けた研磨パッド76の準備位置Z1(図3参照)が、制御手段9によって把握され記憶部90に記憶される。
なお、図3に示すグラフF1は、研磨パッド76の高さ位置の変化を示すグラフである。
Further, in the storage unit 90, among the plurality of wafers W having different thicknesses stored in the wafer cassette 21, the thickest thickness (for example, a thickness of 3.5 mm) of the assumed wafer W is stored in advance. It is memorized by memorizing, or by an operator's input via an input means (not shown) (a touch panel or a keyboard attached to the polishing apparatus 1). Then, from the data on the thickness of the thickest wafer W and the data on the relative distance in the Z-axis direction from the holding surface 300a to the lower surface of the polishing pad 76, which is grasped by the setup, the lower surface of the polishing pad 76 shown in FIG. A preparation position Z1 (see FIG. 3) of the polishing pad 76 provided with a predetermined gap from the upper surface Wb of the thickest wafer W held by the holding means 30 is grasped by the control means 9 and stored in the storage section 90. be.
A graph F1 shown in FIG. 3 is a graph showing changes in the height position of the polishing pad 76. As shown in FIG.

準備位置Z1は、例えば、図1に示すウェーハカセット21に収納されている複数枚の厚みが異なるウェーハWの中で、最も厚いウェーハWの厚みが3.5mmならば、保持手段30に保持された想定される最も厚いウェーハWの上面Wbの高さ位置Z0(図3参照)よりも研磨パッド76の下面が0.1mmだけ高い位置、即ち、保持面300aより3.6mm上の高さ位置に研磨パッド76の下面が位置する位置である。 At the preparation position Z1, for example, if the thickest wafer W among the plurality of wafers W having different thicknesses stored in the wafer cassette 21 shown in FIG. The position where the bottom surface of the polishing pad 76 is 0.1 mm higher than the height position Z0 (see FIG. 3) of the top surface Wb of the wafer W that is assumed to be the thickest, that is, the height position 3.6 mm above the holding surface 300a is the position where the lower surface of the polishing pad 76 is located.

なお、研磨装置1に設定される加工条件(デバイスデータ)において、研磨前のウェーハWの厚み(投入厚み)は、例えば、想定される最も厚い厚み3.5mm(以下、想定される最も厚い厚みとする)が設定され、作業者等によって制御手段9に入力されて、記憶部90に記憶される。 In addition, in the processing conditions (device data) set in the polishing apparatus 1, the thickness of the wafer W before polishing (input thickness) is, for example, the assumed thickest thickness of 3.5 mm (hereinafter referred to as the assumed thickest thickness ) is set, input to the control means 9 by an operator or the like, and stored in the storage unit 90 .

(1)準備位置位置づけ工程
まず、図示しない搬送手段が、図1に示すウェーハカセット21から一枚のウェーハWを引き出し、保持手段30の中心とウェーハWの中心とが略合致するように、ウェーハWを上面Wbを上に向けた状態で保持面300a上に載置する。この状態で、図示しない吸引源が作動することで生み出された吸引力が保持面300aに伝達されることにより、保持手段30が保持面300a上でウェーハWを吸引保持する。
なお、本実施形態1において、保持手段30に保持されたウェーハWは、例えば、ウェーハカセット21内に収納されているウェーハWの平均的な厚みよりも、厚みが薄いウェーハWであるとする。
(1) Preparing Position Positioning Step First, a conveying means (not shown) pulls out one wafer W from the wafer cassette 21 shown in FIG. W is placed on the holding surface 300a with the upper surface Wb facing upward. In this state, the holding means 30 sucks and holds the wafer W on the holding surface 300a by transmitting the suction force generated by the operation of the suction source (not shown) to the holding surface 300a.
In the first embodiment, the wafers W held by the holding means 30 are thinner than the average thickness of the wafers W housed in the wafer cassette 21, for example.

次に、薄いウェーハWを吸引保持した状態の保持手段30がY軸方向に移動して、研磨手段7の研磨パッド76と保持手段30に保持された薄いウェーハWとの位置合わせがなされる。本実施形態1における位置合わせでは、図2に示すように、研磨加工中において、常にウェーハWの上面Wb全面に研磨パッド76が当接し、かつ、研磨パッド76の中心に開口する図示しない研磨液流路がウェーハWの上面Wbで塞がれた状態になるように、保持手段30が所定位置に位置づけられる。なお、図2に示す例においては、研磨パッド76の外周とウェーハWの外周とを略合致させているが、略合致させなくてもよい。 Next, the holding means 30 holding the thin wafer W by suction moves in the Y-axis direction, and the polishing pad 76 of the polishing means 7 and the thin wafer W held by the holding means 30 are aligned. In the alignment in the first embodiment, as shown in FIG. 2, the polishing pad 76 is always in contact with the entire upper surface Wb of the wafer W during the polishing process, and a polishing liquid (not shown) having an opening at the center of the polishing pad 76 is used. The holding means 30 is positioned at a predetermined position so that the channel is blocked by the upper surface Wb of the wafer W. As shown in FIG. In the example shown in FIG. 2, the outer periphery of the polishing pad 76 and the outer periphery of the wafer W are substantially matched, but they do not have to be substantially matched.

制御手段9による制御の下で上下動手段5が、例えば原点高さ位置に位置している研磨手段7を所定の速度、即ち、研磨パッド76をウェーハWに当接させて研磨する際の下降速度よりも高速で下降させていく。また、原点高さ位置から下降し始めた研磨手段7の高さ位置は、制御手段9によって常に把握されている。
そして、図2に示す研磨手段7の研磨パッド76の下面が準備位置Z1に位置付けられ、薄いウェーハWの上面Wbと研磨パッド76の下面との間に所定の隙間が設けられる。該隙間の大きさは、保持されたウェーハWが薄いウェーハWであるので、0.1mmよりも大きな隙間となる。
なお、制御手段9による上記上下動手段5の動作制御の一例として、例えば、上下動手段5のモータ52がサーボモータである場合には、サーボモータのロータリエンコーダは、サーボアンプとしての機能も有する制御手段9に接続されており、制御手段9の出力インターフェイスからサーボモータに対して動作信号が供給された後、サーボモータの回転数をエンコーダ信号として制御手段9の入力インターフェイスに対して出力する。そして、エンコーダ信号を受け取った制御手段9は、研磨パッド76の下面の高さ位置を逐次認識しつつ、上下動手段5によって所望の下降速度で研磨手段7を下降させることができる。
Under the control of the control means 9, the vertical movement means 5 moves the polishing means 7, which is positioned at, for example, the origin height position, at a predetermined speed, that is, when polishing is performed by bringing the polishing pad 76 into contact with the wafer W. It descends faster than the speed. Further, the control means 9 constantly grasps the height position of the polishing means 7 which has started to descend from the origin height position.
The lower surface of the polishing pad 76 of the polishing means 7 shown in FIG. 2 is positioned at the preparation position Z1, and a predetermined gap is provided between the upper surface Wb of the thin wafer W and the lower surface of the polishing pad 76. Since the wafer W held is a thin wafer, the size of the gap is larger than 0.1 mm.
As an example of operation control of the vertical movement means 5 by the control means 9, for example, when the motor 52 of the vertical movement means 5 is a servo motor, the rotary encoder of the servo motor also functions as a servo amplifier. It is connected to the control means 9, and after an operation signal is supplied to the servomotor from the output interface of the control means 9, the rotation speed of the servomotor is output to the input interface of the control means 9 as an encoder signal. After receiving the encoder signal, the control means 9 can lower the polishing means 7 at a desired lowering speed by the vertical movement means 5 while sequentially recognizing the height position of the lower surface of the polishing pad 76 .

また、図1、2に示すモータ72がスピンドル70を回転させるのに伴って、研磨パッド76が、所定の回転速度で回転する。 Further, as the motor 72 shown in FIGS. 1 and 2 rotates the spindle 70, the polishing pad 76 rotates at a predetermined rotational speed.

(2-1)1回目の下降工程
図2、3に示す準備位置Z1に研磨パッド76を位置づけた後、制御手段9の制御の下で、上下動手段5を用いて予め設定された距離と速度で研磨パッド76が下降されてから停止する。即ち、例えば、上下動手段5が、予め設定された距離50μm分だけ、予め設定されたエアカット下降速度である下降速度2mm/秒で研磨パッド76を下降させて停止させるステップ送りを実行する。なお、予め設定された下降速度2mm/秒は、従来の研磨方法におけるエアカット時(空切り時)のエアカット下降速度よりも速く設定されている。また、該距離及び該下降速度は、研磨パッド76の種類等によって適宜の値に変更される。また、該距離は、ウェーハWに接触していない研磨パッド76を下降させたことによりウェーハWに接触させた際に、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が予め設定した閾値より小さくなるように設定されている。つまり、該距離は、研磨パッド76の潰し代以内であればよい。
(2-1) First Lowering Process After positioning the polishing pad 76 at the preparation position Z1 shown in FIGS. The polishing pad 76 is lowered at speed and then stopped. That is, for example, the up-and-down movement means 5 lowers the polishing pad 76 by a preset distance of 50 μm at a lowering speed of 2 mm/sec, which is a preset air cut lowering speed, and then performs step feeding to stop. Note that the preset descending speed of 2 mm/sec is set faster than the air cut descending speed at the time of air cutting (at the time of idle cutting) in the conventional polishing method. Also, the distance and the descending speed are changed to appropriate values depending on the type of polishing pad 76 and the like. Further, the distance is set so that the load value measured by the holder load sensor 77 becomes smaller than a preset threshold value when the polishing pad 76 which is not in contact with the wafer W is lowered and brought into contact with the wafer W. is set. In other words, the distance should be within the crushing margin of the polishing pad 76 .

(3-1)1回目の判断工程
下降工程により研磨パッド76を停止させた後、例えば、本実施形態1においては図2に示す3つのホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かが判断される。なお、ホルダ荷重センサ77ではなく、テーブル荷重センサ38で測定した荷重値を基に判断工程が実施されてもよい。
例えば、制御手段9の記憶部90には、予め、ウェーハWの研磨に際してホルダ荷重センサ77で測定した荷重値と比較される閾値G1N(図3参照)が記憶されている。この閾値G1Nは、実験的、経験的、又は理論的に選択された値であり、研磨パッド76のウェーハWの上面Wbに対する接触を図1、2に示す制御手段9が備える判断部91が判断するために記憶される荷重値である。
なお、図3に示すグラフF2は、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値の変化を示している。
(3-1) First Judgment Step After the polishing pad 76 is stopped by the lowering step, for example, in the first embodiment, the load values measured by the three holder load sensors 77 shown in FIG. It is determined whether or not the above is satisfied. The determination process may be performed based on the load value measured by the table load sensor 38 instead of the holder load sensor 77 .
For example, the storage unit 90 of the control means 9 stores in advance a threshold value G1N (see FIG. 3) to be compared with the load value measured by the holder load sensor 77 when the wafer W is polished. This threshold value G1N is a value selected experimentally, empirically, or theoretically. This is the load value stored for
A graph F2 shown in FIG. 3 indicates changes in the load value measured by the holder load sensor 77. As shown in FIG.

図3に示す閾値G1Nは、例えば、所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3Nの中間値となっている。この所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3Nは、実験的、経験的、又は理論的に選択された値であり、研磨パッド76によりウェーハWの上面Wbに適切な研磨を施すために記憶部90に記憶される荷重値の範囲である。 The threshold value G1N shown in FIG. 3 is, for example, an intermediate value between the upper limit load value G2N and the lower limit load value G3N, which are the predetermined load range. The upper limit load value G2N to the lower limit load value G3N, which are the predetermined load range, are values selected experimentally, empirically, or theoretically, and the polishing pad 76 appropriately polishes the upper surface Wb of the wafer W. This is the range of load values stored in the storage unit 90 for the purpose.

図3に示すように、1回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ77による1回目の荷重測定においては、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値は、閾値G1N以上ではない。したがって、ホルダ荷重センサ77から送られてくる荷重値について情報(例えば、荷重値0N)と閾値G1Nとを比較監視している制御手段9の判断部91が、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が予め設定した閾値G1N未満であると判断する。
なお、ホルダ荷重センサ77により荷重を測定中に、研磨パッド76の下降は停止されているが、この下降停止時間は、ホルダ荷重センサ77による測定を安定させるための例えば0.5秒程度と非常に短い時間となる。
As shown in FIG. 3, in the first load measurement by the holder load sensor 77 in the first determination process, the load value measured by the holder load sensor 77 is not equal to or greater than the threshold value G1N. Therefore, the judgment unit 91 of the control means 9, which compares and monitors the information about the load value sent from the holder load sensor 77 (for example, the load value 0N) and the threshold value G1N, detects the load value measured by the holder load sensor 77. is less than the preset threshold value G1N.
While the load is being measured by the holder load sensor 77, the polishing pad 76 is stopped from descending. in a short time.

(4-1)1回目の繰り返し工程
1回目の判断工程においてホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が閾値G1N未満であると判断されたため、上記下降工程と、上記判断工程とを繰り返す繰り返し工程が実施される。
(4-1) First Repetition Step Since it was determined in the first determination step that the load value measured by the holder load sensor 77 was less than the threshold value G1N, a repetitive step of repeating the descending step and the determination step was performed. be implemented.

(2-2)n回目の下降工程
例えば、上記下降工程と判断工程とが複数回繰り返された後、上下動手段5が、予め設定された距離50μm分だけ、2mm/秒で研磨パッド76を下降させて停止させるステップ送りを実行することで、研磨手段7の研磨パッド76の下面が図3に示す接触高さ位置Z2に位置付けられる。
(2-2) n-th lowering step For example, after the lowering step and the judgment step are repeated a plurality of times, the vertical movement means 5 moves the polishing pad 76 by a preset distance of 50 μm at 2 mm/sec. By executing the step feed that lowers and stops, the lower surface of the polishing pad 76 of the polishing means 7 is positioned at the contact height position Z2 shown in FIG.

(3-2)n回目の判断工程
n回目の下降工程により研磨パッド76を停止させた後、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が予め設定した閾値G1N以上か否かが判断される。
図3に示すように、n回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ77によるn回目の荷重測定において、ホルダ荷重センサ77は、閾値G1N以上の荷重値G4Nを測定する。そして、ホルダ荷重センサ77から送られてくる荷重値G4Nについて情報と閾値G1Nとを比較監視している制御手段9の判断部91が、測定された荷重値G4Nが予め設定した閾値G1N以上であると判断する。そして、判断部91が、研磨パッド76がウェーハWの上面Wbに接触したと判断する。
なお、判断部91は、以下のように、予め設定した距離で研磨パッド76を下降させたことによって、研磨パッド76がウェーハWの上面Wbに既に接触しているがホルダ荷重センサ77で測定した荷重値G4Nが予め設定した閾値G1Nに満たない状態から、下降工程と、判断工程とを実施した後に、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値G4Nが予め設定した閾値G1N以上となった際に研磨パッド76がウェーハWに接触したと判断させてもよい。
(3-2) nth Determination Process After the polishing pad 76 is stopped by the nth descent process, it is determined whether or not the load value measured by the holder load sensor 77 is equal to or greater than a preset threshold value G1N.
As shown in FIG. 3, in the n-th load measurement by the holder load sensor 77 in the n-th determination step, the holder load sensor 77 measures a load value G4N equal to or greater than the threshold value G1N. Then, the determination unit 91 of the control means 9, which compares and monitors the information about the load value G4N sent from the holder load sensor 77 and the threshold value G1N, determines whether the measured load value G4N is equal to or greater than the preset threshold value G1N. I judge. Then, the determination unit 91 determines that the polishing pad 76 has come into contact with the upper surface Wb of the wafer W.
As described below, the determination unit 91 determines that the polishing pad 76 is already in contact with the upper surface Wb of the wafer W by lowering the polishing pad 76 by a preset distance. When the load value G4N measured by the holder load sensor 77 becomes equal to or greater than the preset threshold value G1N after performing the lowering step and the determination step from the state where the load value G4N is less than the preset threshold value G1N, polishing is performed. It may be determined that the pad 76 has come into contact with the wafer W. FIG.

(4-2)n回目の繰り返し工程
n回目の判断工程においてホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が閾値G1N以上であると判断されたため、下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程は実施されず、後述する研磨工程が実施される。なお、n回目の判断工程において、3つのホルダ荷重センサ77の全てが、閾値G1N以上の荷重G4Nを測定しなくても、少なくとも1つのホルダ荷重センサ77が閾値G1N以上の荷重G4Nを測定すれば、n回目の繰り返し工程を実施せず、後述する研磨工程に移行してよい。
(4-2) nth Repetition Process Since it was determined in the nth determination process that the load value measured by the holder load sensor 77 was equal to or greater than the threshold value G1N, the repetitive process of repeating the lowering process and the determination process was not performed. First, a polishing step, which will be described later, is performed. In the n-th determination process, even if all the three holder load sensors 77 do not measure the load G4N equal to or greater than the threshold G1N, at least one holder load sensor 77 measures the load G4N equal to or greater than the threshold G1N. , the polishing step described later may be performed without performing the n-th repetition step.

(5)研磨工程
n回目の判断工程によりホルダ荷重センサ77で測定した荷重値G4Nが閾値G1N以上であると判断されたため、閾値G1Nを含む所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3N内の荷重をウェーハWに与えつつウェーハWが研磨されていく。
即ち、図2に示す研磨手段7が上下動手段5により所定の研磨送り速度、即ち、例えば、準備位置Z1から接触高さ位置Z2までの下降速度であるエアカット下降速度よりも遅い速度で下降し、研磨パッド76の下面がウェーハWの上面Wbに当接しつつ研磨加工が行われる。さらに、研磨加工中は、保持手段30が所定の回転速度で回転するのに伴って、保持面300a上に保持されたウェーハWも回転し、研磨パッド76によってウェーハWの上面Wb全面が研磨される。
(5) Polishing process Since it is determined that the load value G4N measured by the holder load sensor 77 is equal to or greater than the threshold value G1N in the n-th determination process, the upper limit load value G2N to the lower limit load value, which is a predetermined load range including the threshold value G1N, The wafer W is polished while the load in G3N is applied to the wafer W.
That is, the polishing means 7 shown in FIG. 2 is lowered by the vertical movement means 5 at a predetermined polishing feed speed, that is, at a speed slower than the air cut descent speed, which is the descent speed from the preparation position Z1 to the contact height position Z2, for example. Then, while the lower surface of the polishing pad 76 is in contact with the upper surface Wb of the wafer W, polishing is performed. Further, during the polishing process, the wafer W held on the holding surface 300a rotates as the holding means 30 rotates at a predetermined rotational speed, and the entire upper surface Wb of the wafer W is polished by the polishing pad 76. be.

上記研磨加工中は、ウェーハWと研磨パッド76との接触部位にスラリー(研磨液)を供給する。即ち、図1に示す研磨液供給源79からスラリー(例えば、遊離砥粒としてSiO、Al等を含む研磨液)がスピンドル70に対して送出され、スラリーがウェーハWと研磨パッド76との接触部位に供給される。 During the polishing process, slurry (polishing liquid) is supplied to the contact portion between the wafer W and the polishing pad 76 . That is, a slurry (for example, a polishing liquid containing SiO 2 , Al 2 O 3 or the like as free abrasive grains) is delivered from the polishing liquid supply source 79 shown in FIG. supplied to the contact site with

また、上記研磨加工中は、制御手段9による制御の下で、例えば、上下動手段5のモータ52に供給される動作信号が減らされて研磨パッド76のウェーハWに対する押し付けが弱められるのと、上下動手段5のモータ52に供給される動作信号が増やされて研磨パッド76のウェーハWに対する押し付けが強められるのとが、所定の時間間隔を基準として、又は、ホルダ荷重センサ77から送られてくる荷重値の変動の判断部91による監視を基準として、閾値G1Nを含む所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3N内の荷重をウェーハWに与えつつウェーハWが研磨されていく。
そして、研磨時間の制御(研磨量の制御)がされつつ、研磨手段7の研磨パッド76の下面が図3に示す研磨終了高さ位置Z3に位置付けられることで、研磨加工が終了し、上下動手段5が研磨手段7を上昇させウェーハWから離間させる。
Further, during the polishing process, under the control of the control means 9, for example, the operation signal supplied to the motor 52 of the vertical movement means 5 is reduced to weaken the pressing of the polishing pad 76 against the wafer W; The operation signal supplied to the motor 52 of the vertical movement means 5 is increased to strengthen the pressing of the polishing pad 76 against the wafer W. The wafer W is polished while applying a load within a predetermined load range including the threshold value G1N from the upper limit load value G2N to the lower limit load value G3N to the wafer W based on the monitoring by the determination unit 91 of the fluctuation of the load value. .
Then, while controlling the polishing time (controlling the amount of polishing), the lower surface of the polishing pad 76 of the polishing means 7 is positioned at the polishing end height position Z3 shown in FIG. The means 5 raises the polishing means 7 and separates it from the wafer W. As shown in FIG.

上記のように本発明に係るウェーハの研磨方法は、保持面300aに保持されたウェーハWの上面Wbと研磨パッド76の下面との間に隙間を設けた準備位置Z1に研磨パッド76を位置づける準備位置位置づけ工程と、準備位置Z1に研磨パッド76を位置づけた後、上下動手段5を用いて予め設定された距離と速度(例えば、従来のエアカット下降速度よりも速い速度)で研磨パッド76を下降させて停止する下降工程と、下降工程により研磨パッド76を停止させた後、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が予め設定した閾値G1N以上か否かを判断する判断工程と、判断工程によりホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が閾値G1N以上であると判断されるまで下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程と、判断工程によりホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が閾値G1N以上であると判断されたら、閾値G1Nを含む所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3N内の荷重をウェーハWに与えつつウェーハWを研磨する研磨工程と、を備えることで、ウェーハカセット21に収納されている複数枚のウェーハWの厚みが均一で無くても、薄い厚みが異なるウェーハWを、研磨する事ができる。即ち、厚みが異なっていても、同様のエアカットを行うと共に、同一の研磨荷重(閾値G1Nを含む所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3N内の荷重)をウェーハWに与えつつ研磨できるようになる。そのため、研磨パッド76の下面がウェーハWの上面Wbに接触するまでの時間(エアカット時間)が長くなってしまうこと等を防ぐことが可能となる。 As described above, in the wafer polishing method according to the present invention, the polishing pad 76 is positioned at the preparation position Z1 in which the gap is provided between the upper surface Wb of the wafer W held by the holding surface 300a and the lower surface of the polishing pad 76. After positioning the polishing pad 76 at the preparation position Z1, the vertical movement means 5 is used to move the polishing pad 76 at a preset distance and speed (for example, a speed higher than the conventional air cut lowering speed). a descending step of descending and stopping; a determining step of determining whether or not the load value measured by the holder load sensor 77 after the polishing pad 76 is stopped by the descending step is equal to or greater than a preset threshold value G1N; A repeating step of repeating the lowering step and the determining step until it is determined that the load value measured by the holder load sensor 77 is equal to or greater than the threshold value G1N, and the determination step is performed until the load value measured by the holder load sensor 77 is equal to or greater than the threshold value G1N. a polishing step of polishing the wafer W while applying a load within a predetermined load range including the threshold value G1N to the upper limit load value G2N to the lower limit load value G3N to the wafer W when it is determined that there is a Even if the thickness of a plurality of wafers W stored in 21 is not uniform, thin wafers W having different thicknesses can be polished. That is, even if the thickness is different, the same air cut is performed and the same polishing load (a load within the upper limit load value G2N to the lower limit load value G3N, which is a predetermined load range including the threshold value G1N) is applied to the wafer W. You will be able to grind and polish. Therefore, it is possible to prevent the time required for the lower surface of the polishing pad 76 to contact the upper surface Wb of the wafer W (air cut time) from becoming longer.

図4に示すグラフF3は、従来のウェーハW(設定厚みより薄いウェーハW)の研磨方法における研磨パッドの76の高さ位置の変化を示すグラフである。従来の研磨方法における設定厚みは、ウェーハカセット21に収容されているウェーハWの例えば平均的な厚みである。また、図4に示すグラフF4は、従来のウェーハW(設定厚みより薄いウェーハW)の研磨方法におけるホルダ荷重センサ77で測定した荷重値の変化を示すグラフである。従来のウェーハWの研磨方法では、研磨手段7の研磨パッド76の下面がエアカット開始位置Z11に位置付けられてから、上下動手段5が、研磨手段7をステップ送りせずに、本発明におけるエアカット下降速度(例えば、2mm/秒)よりも遅いエアカット下降速度(例えば、5μm/秒)で研磨手段7を下降させていく。なお、エアカット開始位置Z11は、例えば、保持手段30に設定厚みのウェーハWを保持した場合に、設定厚みのウェーハWの上面Wbに対する接触高さ位置Z4よりも研磨パッド76の下面が所定距離(例えば、0.1mm)だけ高い位置に設定されている。そして、研磨パッド76の下面がウェーハWの上面Wbに接触するまでの時間(エアカット時間)が、本発明に係るウェーハWの研磨方法に比べて長くなっており、図3に示すように、本発明に係るウェーハの研磨方法がエアカット時間を短縮できることがわかる。
エアカット時間は、例えば、ウェーハWの厚みが50μmであった場合、従来の研磨方法では、エアカット開始位置Z11であるウェーハWの上面Wbより100μm上から5μm/秒で下降するため20秒かかる。対して、本発明では、エアカット時間は、保持手段30の保持面300aより3.6mm上から2mm/秒で50μmずつステップ移動させ、ステップ送りする度に荷重値の測定するために0.2秒かかり、ステップ回数は71回実施させ、約16秒となる。
A graph F3 shown in FIG. 4 is a graph showing changes in the height position of the polishing pad 76 in the conventional method of polishing a wafer W (wafer W thinner than the set thickness). The set thickness in the conventional polishing method is, for example, the average thickness of the wafers W housed in the wafer cassette 21 . A graph F4 shown in FIG. 4 is a graph showing changes in the load value measured by the holder load sensor 77 in the conventional polishing method for the wafer W (wafer W thinner than the set thickness). In the conventional method for polishing a wafer W, after the lower surface of the polishing pad 76 of the polishing means 7 is positioned at the air cutting start position Z11, the vertical movement means 5 moves the polishing means 7 without step-feeding. The polishing means 7 is lowered at an air cut descent speed (eg, 5 μm/sec) slower than the cut descent speed (eg, 2 mm/sec). The air cut start position Z11 is, for example, when a wafer W having a set thickness is held by the holding means 30, the lower surface of the polishing pad 76 is a predetermined distance from the contact height position Z4 with respect to the upper surface Wb of the wafer W having a set thickness. (for example, 0.1 mm) is set at a higher position. The time required for the lower surface of the polishing pad 76 to come into contact with the upper surface Wb of the wafer W (air cut time) is longer than in the method of polishing the wafer W according to the present invention, and as shown in FIG. It can be seen that the wafer polishing method according to the present invention can shorten the air-cut time.
For example, when the thickness of the wafer W is 50 μm, the conventional polishing method takes 20 seconds because the wafer W descends at 5 μm/second from 100 μm above the upper surface Wb of the wafer W, which is the air cutting start position Z11. . On the other hand, in the present invention, the air cut time is 0.2 in order to measure the load value each time the air cut time is moved stepwise by 50 μm at 2 mm/sec from 3.6 mm above the holding surface 300a of the holding means 30 . It takes seconds, and the number of steps is performed 71 times, which is about 16 seconds.

図5に示すグラフF7は、従来のウェーハW(設定厚みのウェーハW)の研磨方法における研磨パッドの76の高さ位置の変化を示すグラフである。また、図5に示すグラフF8は、従来のウェーハW(設定厚みのウェーハW)の研磨方法におけるホルダ荷重センサ77で測定した荷重値の変化を示すグラフである。従来のウェーハWの研磨方法では、研磨手段7の研磨パッド76の下面がエアカット開始位置Z11に位置付けられてから、上下動手段5が、研磨手段7をステップ送りせずに、本発明におけるエアカット下降速度(例えば、2mm/秒)よりも遅いエアカット下降速度(例えば、5μm/秒)で研磨手段7を下降させていく。なお、エアカット開始位置Z11は、例えば、保持手段30に設定厚みのウェーハWを保持した場合に、設定厚みのウェーハWの上面Wbよりも研磨パッド76の下面が所定距離(例えば、0.1mm)だけ高い位置に設定されている。そして、研磨パッド76の下面がウェーハWの上面Wbに接触するまでの時間(エアカット時間)が、本発明に係るウェーハWの研磨方法に比べて長くなる。 A graph F7 shown in FIG. 5 is a graph showing changes in the height position of the polishing pad 76 in the conventional method of polishing a wafer W (wafer W having a set thickness). Graph F8 shown in FIG. 5 is a graph showing changes in the load value measured by the holder load sensor 77 in the conventional method of polishing a wafer W (wafer W having a set thickness). In the conventional method for polishing a wafer W, after the lower surface of the polishing pad 76 of the polishing means 7 is positioned at the air cutting start position Z11, the vertical movement means 5 moves the polishing means 7 without step-feeding. The polishing means 7 is lowered at an air cut descent speed (eg, 5 μm/sec) slower than the cut descent speed (eg, 2 mm/sec). The air cut start position Z11 is such that when a wafer W having a set thickness is held by the holding means 30, the lower surface of the polishing pad 76 is positioned a predetermined distance (for example, 0.1 mm) from the upper surface Wb of the wafer W having a set thickness. ) is set at a higher position. Then, the time (air cut time) until the lower surface of the polishing pad 76 contacts the upper surface Wb of the wafer W becomes longer than in the polishing method of the wafer W according to the present invention.

(ウェーハの研磨方法の実施形態2:厚いウェーハに対する研磨)
以下に、上記図1、2に示す研磨装置1を用いて厚いウェーハWの上面Wbを研磨する場合の、各工程について説明する。
研磨装置1が研磨を実際に行うにあたり、例えば、保持手段30の保持面300aから研磨パッド76の下面までのZ軸方向における相対距離を高精度に把握するセットアップがなされている。
(Wafer polishing method embodiment 2: Polishing of thick wafer)
Each step of polishing the upper surface Wb of the thick wafer W using the polishing apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described below.
When the polishing apparatus 1 actually performs polishing, for example, it is set up to grasp the relative distance in the Z-axis direction from the holding surface 300a of the holding means 30 to the lower surface of the polishing pad 76 with high accuracy.

最も厚いウェーハWの厚み(例えば、厚み3.5mm)についてのデータとセットアップによって把握された保持面300aから研磨パッド76の下面までのZ軸方向における相対距離についてのデータとから、図2に示す研磨パッド76の下面と保持手段30に保持された最も厚いウェーハWの上面Wbとの間に所定の隙間(例えば、0.1mm)を設けた研磨パッド76の準備位置Z1(図6参照)が、制御手段9によって把握され記憶部90に記憶されている。
なお、図6に示すグラフF9は、研磨パッド76の高さ位置の変化を示すグラフである。
Data on the thickness of the thickest wafer W (thickness 3.5 mm, for example) and data on the relative distance in the Z-axis direction from the holding surface 300a to the lower surface of the polishing pad 76 grasped by setup are shown in FIG. The preparation position Z1 (see FIG. 6) of the polishing pad 76 with a predetermined gap (for example, 0.1 mm) between the lower surface of the polishing pad 76 and the upper surface Wb of the thickest wafer W held by the holding means 30 is , are grasped by the control means 9 and stored in the storage unit 90 .
A graph F9 shown in FIG. 6 is a graph showing changes in the height position of the polishing pad 76. As shown in FIG.

(1)準備位置位置づけ工程
まず、図示しない搬送手段が、図1に示すウェーハカセット21から一枚のウェーハWを引き出し、さらに、保持手段30の中心とウェーハWの中心とが略合致するようにして、保持手段30が保持面300a上でウェーハWを吸引保持する。なお、本実施形態3において、保持手段30に保持されたウェーハWは、例えば、ウェーハカセット21内に収納されているウェーハWの平均的な厚みよりも厚いウェーハWであるとする。
次に、厚いウェーハWを吸引保持した状態の保持手段30がY軸方向に移動して、研磨手段7の研磨パッド76と保持手段30に保持された厚いウェーハWとの位置合わせが実施形態1と同様になされる。
(1) Preparing Position Positioning Process First, a conveying means (not shown) pulls out one wafer W from the wafer cassette 21 shown in FIG. Then, the holding means 30 sucks and holds the wafer W on the holding surface 300a. In the third embodiment, the wafers W held by the holding means 30 are, for example, wafers W that are thicker than the average thickness of the wafers W housed in the wafer cassette 21 .
Next, the holding means 30 sucking and holding the thick wafer W moves in the Y-axis direction, and the polishing pad 76 of the polishing means 7 and the thick wafer W held by the holding means 30 are aligned as in the first embodiment. is done in the same way as

制御手段9による制御の下で、上下動手段5が、例えば原点高さ位置に位置している研磨手段7を所定の速度、即ち、研磨パッド76をウェーハWに当接させて研磨する際の下降速度よりも高速で下降させていく。また、下降し始めた研磨手段7の高さ位置は、制御手段9によって常に把握されている。そして、図2、6に示す研磨手段7の研磨パッド76の下面が準備位置Z1に位置付けられ、厚いウェーハWの上面Wbと研磨パッド76の下面との間に所定の隙間が設けられる。該隙間の大きさは、0.1mmである。
また、図1に示すモータ72がスピンドル70を回転させるのに伴って、研磨パッド76が、所定の回転速度で回転する。
Under the control of the control means 9, the vertical movement means 5 moves the polishing means 7 positioned at the origin height position, for example, at a predetermined speed, that is, when the polishing pad 76 is brought into contact with the wafer W for polishing. It descends at a higher speed than the descending speed. Further, the height position of the polishing means 7 that has started to descend is always grasped by the control means 9 . The lower surface of the polishing pad 76 of the polishing means 7 shown in FIGS. 2 and 6 is positioned at the preparation position Z1, and a predetermined gap is provided between the upper surface Wb of the thick wafer W and the lower surface of the polishing pad 76. FIG. The size of the gap is 0.1 mm.
Further, as the motor 72 shown in FIG. 1 rotates the spindle 70, the polishing pad 76 rotates at a predetermined rotation speed.

(2-1)1回目の下降工程
図2、6に示す準備位置Z1に研磨パッド76を位置づけた後、制御手段9の制御の下で、例えば、上下動手段5が、予め設定された距離50μm分だけ、予め設定されたエアカット下降速度2mm/秒で研磨パッド76を下降させて停止させるステップ送りを実行する。予め設定された下降速度2mm/秒は、従来の研磨方法におけるエアカット時のエアカット下降速度よりも速く設定されている。
(2-1) First Lowering Step After positioning the polishing pad 76 at the preparation position Z1 shown in FIGS. A step feed is executed to lower the polishing pad 76 by 50 μm at a preset air cut lowering speed of 2 mm/sec and then stop. The preset descending speed of 2 mm/sec is set faster than the air cut descending speed during air cutting in the conventional polishing method.

(3-1)1回目の判断工程
下降工程により研磨パッド76を停止させた後、例えば、3つのホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かが判断される。
制御手段9の記憶部90に記憶されている図6に示す閾値G1Nは、例えば、所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3Nの中間値となっている。そして、1回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ77による1回目の荷重測定においては、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値は、閾値G1N以上ではないため、ホルダ荷重センサ77から送られてくる荷重値について情報(例えば、荷重値0N)と閾値G1Nとを比較監視している制御手段9の判断部91が、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が予め設定した閾値G1N未満であると判断する。
なお、図6に示すグラフF10は、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値の変化を示している。また、ホルダ荷重センサ77により荷重を測定中に、研磨パッド76の下降は一時停止されているが、この下降停止時間は、0.5秒程度と非常に短い時間となる。
(3-1) First Judgment Step After the polishing pad 76 is stopped by the lowering step, for example, it is judged whether or not the load values measured by the three holder load sensors 77 are equal to or greater than a preset threshold value.
The threshold value G1N shown in FIG. 6 and stored in the storage unit 90 of the control means 9 is, for example, an intermediate value between the upper limit load value G2N and the lower limit load value G3N, which are the predetermined load range. In the first load measurement by the holder load sensor 77 in the first determination process, the load value measured by the holder load sensor 77 is not equal to or greater than the threshold value G1N. The determination unit 91 of the control means 9, which compares and monitors the information (for example, the load value 0N) and the threshold value G1N, determines that the load value measured by the holder load sensor 77 is less than the preset threshold value G1N.
A graph F10 shown in FIG. 6 indicates changes in the load value measured by the holder load sensor 77. As shown in FIG. Further, while the load is being measured by the holder load sensor 77, the downward movement of the polishing pad 76 is temporarily stopped.

(4-1)1回目の繰り返し工程
1回目の判断工程においてホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が閾値G1N未満であると判断されたため、下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程が実施される。
(4-1) First Repetition Process Since it was determined in the first determination process that the load value measured by the holder load sensor 77 was less than the threshold value G1N, a repetitive process of repeating the lowering process and the determination process is performed. be.

(2-2)n回目の下降工程
例えば、上記下降工程と判断工程とが複数回繰り返し工程によって繰り返された後、上下動手段5が、予め設定された距離50μm分だけ、2mm/秒で研磨パッド76を下降させて停止させるステップ送りを実行することで、研磨手段7の研磨パッド76の下面が図6に示す厚いウェーハWの接触高さ位置Z6に位置付けられる。
(2-2) n-th lowering step For example, after the lowering step and the judgment step are repeated a plurality of times, the vertical movement means 5 grinds at 2 mm/sec for a preset distance of 50 μm. By carrying out the step feed that lowers and stops the pad 76, the lower surface of the polishing pad 76 of the polishing means 7 is positioned at the contact height position Z6 of the thick wafer W shown in FIG.

(3-2)n回目の判断工程
n回目の下降工程により研磨パッド76を停止させた後、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が予め設定した閾値G1N以上か否かが判断される。図6に示すように、n回目の判断工程におけるホルダ荷重センサ77によるn回目の荷重測定において、ホルダ荷重センサ77は、閾値G1N以上の荷重値G4Nを測定する。そして、ホルダ荷重センサ77から送られてくる荷重値G4Nについて情報と閾値G1Nとを比較監視している制御手段9の判断部91が、測定された荷重値G4Nが予め設定した閾値G1N以上であると判断し、研磨パッド76が、ウェーハWの上面Wbに接触したと判断する。なお、判断部91は、以下のように、予め設定した距離で研磨パッド76を下降させたことによって、研磨パッド76がウェーハWの上面Wbに既に接触しているがホルダ荷重センサ77で測定した荷重値G4Nが予め設定した閾値G1Nに満たない状態から、下降工程と、判断工程とを実施した後に、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値G4Nが予め設定した閾値G1N以上となった際に研磨パッド76がウェーハWに接触したと判断させてもよい。
(3-2) nth Determination Process After the polishing pad 76 is stopped by the nth descent process, it is determined whether or not the load value measured by the holder load sensor 77 is equal to or greater than a preset threshold value G1N. As shown in FIG. 6, in the n-th load measurement by the holder load sensor 77 in the n-th determination step, the holder load sensor 77 measures a load value G4N equal to or greater than the threshold value G1N. Then, the determination unit 91 of the control means 9, which compares and monitors the information about the load value G4N sent from the holder load sensor 77 and the threshold value G1N, determines whether the measured load value G4N is equal to or greater than the preset threshold value G1N. It is determined that the polishing pad 76 has come into contact with the upper surface Wb of the wafer W. As described below, the determination unit 91 determines that the polishing pad 76 is already in contact with the upper surface Wb of the wafer W by lowering the polishing pad 76 by a preset distance. When the load value G4N measured by the holder load sensor 77 becomes equal to or greater than the preset threshold value G1N after performing the lowering step and the determination step from the state where the load value G4N is less than the preset threshold value G1N, polishing is performed. It may be determined that the pad 76 has come into contact with the wafer W. FIG.

(4-2)n回目の繰り返し工程
n回目の判断工程においてホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が閾値G1N以上であると判断されたため、後述する研磨工程が実施される。
(4-2) n-th Repetition Process Since it is determined in the n-th determination process that the load value measured by the holder load sensor 77 is equal to or greater than the threshold value G1N, the later-described polishing process is performed.

(5)研磨工程
n回目の判断工程によりホルダ荷重センサ77で測定した荷重値G4Nが閾値G1N以上であると判断されたため、閾値G1Nを含む所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3N内の荷重をウェーハWに与えつつウェーハWが研磨されていく。
即ち、研磨手段7が上下動手段5により所定の研磨送り速度で下降し、研磨パッド76の下面がウェーハWの上面Wbに当接することで研磨加工が行われる。また、保持手段30が回転するとともに、研磨液供給源79からスラリーがウェーハWと研磨パッド76との接触部位に供給される。
(5) Polishing process Since it is determined that the load value G4N measured by the holder load sensor 77 is equal to or greater than the threshold value G1N in the n-th determination process, the upper limit load value G2N to the lower limit load value, which is a predetermined load range including the threshold value G1N, The wafer W is polished while the load in G3N is applied to the wafer W.
That is, the polishing means 7 is lowered at a predetermined polishing feed rate by the vertical movement means 5, and the lower surface of the polishing pad 76 is brought into contact with the upper surface Wb of the wafer W, thereby performing the polishing process. Also, as the holding means 30 rotates, slurry is supplied from the polishing liquid supply source 79 to the contact portion between the wafer W and the polishing pad 76 .

また、上記研磨加工中は、制御手段9による上下動手段5の制御によって、閾値G1Nを含む所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3N内の荷重をウェーハWに与えつつウェーハWが研磨されていく。
そして、研磨時間の制御がされつつ、研磨手段7の研磨パッド76の下面が図6に示す研磨終了高さ位置Z7に位置付けられることで、研磨加工が終了し、上下動手段5が研磨手段7を上昇させウェーハWから離間させる。
During the polishing process, the control means 9 controls the vertical movement means 5 to apply a load within a predetermined load range including the threshold value G1N to the wafer W from the upper limit load value G2N to the lower limit load value G3N. is being polished.
Then, while the polishing time is controlled, the lower surface of the polishing pad 76 of the polishing means 7 is positioned at the polishing end height position Z7 shown in FIG. is raised and separated from the wafer W.

上記のように本発明に係るウェーハの研磨方法は、保持面300aに保持されたウェーハWの上面Wbと研磨パッド76の下面との間に隙間を設けた準備位置Z1に研磨パッド76を位置づける準備位置位置づけ工程と、準備位置Z1に研磨パッド76を位置づけた後、上下動手段5を用いて予め設定された距離と速度(従来のエアカット下降速度よりも速い速度)で研磨パッド76を下降させて停止する下降工程と、下降工程により研磨パッド76を停止させた後、ホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が予め設定した閾値G1N以上か否かを判断する判断工程と、判断工程によりホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が閾値G1N以上であると判断されるまで下降工程と、判断工程とを繰り返す繰り返し工程と、判断工程によりホルダ荷重センサ77で測定した荷重値が閾値G1N以上であると判断されたら、閾値G1Nを含む所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3N内の荷重をウェーハWに与えつつウェーハWを研磨する研磨工程と、を備えることで、ウェーハカセット21に収納されている複数枚のウェーハWの厚みが均一で無くても、厚いウェーハWに閾値G1Nを含む所定の荷重範囲である上限荷重値G2N~下限荷重値G3N内の荷重を与えつつ研磨できるようになり、また、エアカットを開始する前の高速で下降する研磨パッド76が、厚いウェーハWの上面Wbに高速で接触してしまうことが無いので、ウェーハWが許容値以上(上限荷重値G2N以上)の荷重を受けて割れてしまうという事態を生じさせない。 As described above, in the wafer polishing method according to the present invention, the polishing pad 76 is positioned at the preparation position Z1 in which the gap is provided between the upper surface Wb of the wafer W held by the holding surface 300a and the lower surface of the polishing pad 76. After positioning the polishing pad 76 at the preparation position Z1, the vertical movement means 5 is used to lower the polishing pad 76 at a preset distance and speed (faster than the conventional air cut lowering speed). a descending step of stopping the polishing pad 76 by the descending step, a determining step of determining whether or not the load value measured by the holder load sensor 77 is equal to or greater than a preset threshold value G1N after the polishing pad 76 is stopped by the descending step; A repeating step of repeating the lowering step and the determining step until it is determined that the load value measured by the sensor 77 is equal to or greater than the threshold value G1N, and the determining step determines that the load value measured by the holder load sensor 77 is equal to or greater than the threshold value G1N. and a polishing step of polishing the wafer W while applying a load within a predetermined load range from the upper limit load value G2N to the lower limit load value G3N including the threshold value G1N to the wafer W. Even if the thickness of a plurality of stored wafers W is not uniform, the thick wafers W can be polished while applying a load within a predetermined load range including the threshold value G1N from the upper limit load value G2N to the lower limit load value G3N. In addition, since the polishing pad 76, which descends at high speed before starting air cutting, does not contact the upper surface Wb of the thick wafer W at high speed, the wafer W exceeds the allowable value (upper limit load value G2N (above)) to prevent cracking.

図7に示すグラフF11は、従来のウェーハW(設定厚みよりも厚いウェーハW)の研磨方法における研磨パッドの76の高さ位置の変化を示すグラフである。従来の設定厚みは、ウェーハカセット21に収容されているウェーハWの例えば平均的な厚みである。また、図8に示すグラフF12は、従来のウェーハW(設定厚みよりも厚いウェーハW)の研磨方法におけるホルダ荷重センサ77で測定した荷重値の変化を示すグラフである。従来のウェーハWの研磨方法では、研磨手段7の研磨パッド76の下面がエアカット開始位置Z11に位置付けられてから、上下動手段5が、研磨手段7をステップ送りせずに、本発明におけるエアカット下降速度(例えば、2mm/秒)よりも遅いエアカット下降速度(例えば、5μm/秒)で研磨手段7を下降させていく。しかし、その前段階において、エアカット開始位置Z11は、例えば、保持手段30に設定厚みのウェーハWを保持した場合に、設定厚みのウェーハWの上面Wbよりも研磨パッド76の下面が所定距離(例えば、0.1mm)だけ高い位置に設定されているため、保持手段30に保持されたウェーハWが設定厚みよりも厚いウェーハWであると、エアカット開始位置Z11までウェーハWに当接させて研磨する際の下降速度よりも高速で下降させた研磨パッド76が、設定厚みよりも厚いウェーハWの上面Wbに高速で接触してしまい、ウェーハWが許容値以上(上限荷重値G2N以上)の荷重を受けて割れてしまう場合がある。 A graph F11 shown in FIG. 7 is a graph showing changes in the height position of the polishing pad 76 in the conventional method of polishing a wafer W (wafer W thicker than the set thickness). The conventional set thickness is, for example, the average thickness of the wafers W housed in the wafer cassette 21 . A graph F12 shown in FIG. 8 is a graph showing changes in the load value measured by the holder load sensor 77 in the conventional polishing method for the wafer W (wafer W thicker than the set thickness). In the conventional method for polishing a wafer W, after the lower surface of the polishing pad 76 of the polishing means 7 is positioned at the air cutting start position Z11, the vertical movement means 5 moves the polishing means 7 without step-feeding. The polishing means 7 is lowered at an air cut descent speed (eg, 5 μm/sec) slower than the cut descent speed (eg, 2 mm/sec). However, in the preceding stage, the air cutting start position Z11 is such that, for example, when a wafer W having a set thickness is held by the holding means 30, the lower surface of the polishing pad 76 is a predetermined distance ( For example, 0.1 mm), if the wafer W held by the holding means 30 is thicker than the set thickness, the wafer W is brought into contact with the air cutting start position Z11. The polishing pad 76 lowered at a higher speed than the lowering speed during polishing contacts the upper surface Wb of the wafer W, which is thicker than the set thickness, at a high speed, and the wafer W is increased to the allowable value or more (the upper limit load value G2N or more). It may crack under load.

本発明に係るウェーハの研磨方法は本実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されている研磨装置1の構成等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。 The method of polishing a wafer according to the present invention is not limited to this embodiment, nor is the configuration of the polishing apparatus 1 shown in the accompanying drawings limited to this, and the effects of the present invention are exhibited. It can be changed as appropriate within a possible range.

W:ウェーハ Wa:ウェーハの下面 Wb:ウェーハの上面
1:研磨装置 10:装置ベース 11:コラム
21:ウェーハカセット 215:棚部
30:保持手段 300a:保持面 39:カバー
34:Y軸移動手段 340:ボールネジ 342:モータ 343:可動板
36:傾き調整手段 33:テーブルベース 38:テーブル荷重センサ
5:上下動手段 50:ボールネジ 52:モータ 53:昇降板
7:研磨手段 70:スピンドル 71:ハウジング 72:モータ 73:マウント
76:研磨パッド 75:ホルダ 75b:底板 75c:側板 77:ホルダ荷重センサ 773:固定ボルト
9:制御手段 90:記憶部 91:判断部
W: wafer Wa: lower surface of wafer Wb: upper surface of wafer 1: polishing apparatus 10: apparatus base 11: column 21: wafer cassette 215: shelf 30: holding means 300a: holding surface 39: cover 34: Y-axis moving means 340 : Ball screw 342: Motor 343: Movable plate 36: Tilt adjusting means 33: Table base 38: Table load sensor 5: Vertical movement means 50: Ball screw 52: Motor 53: Elevating plate 7: Grinding means 70: Spindle 71: Housing 72: Motor 73: Mount 76: Polishing pad 75: Holder 75b: Bottom plate 75c: Side plate 77: Holder load sensor 773: Fixing bolt 9: Control means 90: Storage unit 91: Judging unit

Claims (1)

保持面でウェーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウェーハの上面に研磨パッドの下面を接触させウェーハを研磨する研磨手段と、該研磨手段を該保持面に垂直な上下方向に移動させる上下動手段と、該保持面に保持されたウェーハに該研磨パッドを押し付けた荷重を測定する荷重センサと、を備えた研磨装置を用いたウェーハの研磨方法であって、
該保持面に保持されたウェーハの上面と該研磨パッドの下面との間に隙間を設けた準備位置に該研磨パッドを位置づける準備位置位置づけ工程と、
該準備位置に該研磨パッドを位置づけた後、該上下動手段を用いて予め設定された距離と速度で該研磨パッドを下降させて停止する下降工程と、
該下降工程により該研磨パッドを停止させた後、該荷重センサで測定した荷重値が予め設定した閾値以上か否かを判断する判断工程と、
該判断工程により該荷重センサで測定した荷重値が該閾値以上であると判断されるまで該下降工程と、該判断工程とを繰り返す繰り返し工程と、
該判断工程により該荷重センサで測定した荷重値が該閾値以上であると判断されたら、該閾値を含む所定の荷重範囲内の荷重を該ウェーハに与えつつ該ウェーハを研磨する研磨工程と、を備えるウェーハの研磨方法。
holding means for holding the wafer on the holding surface; polishing means for polishing the wafer by bringing the lower surface of the polishing pad into contact with the upper surface of the wafer held by the holding means; A wafer polishing method using a polishing apparatus provided with a vertical movement means for moving and a load sensor for measuring the load of pressing the polishing pad against the wafer held on the holding surface, the method comprising:
a preparation position positioning step of positioning the polishing pad at a preparation position in which a gap is provided between the upper surface of the wafer held by the holding surface and the lower surface of the polishing pad;
a descending step of, after positioning the polishing pad at the preparation position, descending the polishing pad at a preset distance and speed using the vertical movement means and then stopping;
a determination step of determining whether or not the load value measured by the load sensor is equal to or greater than a preset threshold after the polishing pad is stopped by the descending step;
a repeating step of repeating the descending step and the determining step until the determining step determines that the load value measured by the load sensor is equal to or greater than the threshold value;
a polishing step of polishing the wafer while applying a load within a predetermined load range including the threshold value to the wafer when the determination step determines that the load value measured by the load sensor is equal to or greater than the threshold value; A method for polishing a provided wafer.
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